确凿证据,“流亡星球”与三百万年前的恒星飞掠有关吗?

我们太阳系的一些奇特之处(由彗星组成的云团,轨道奇特的矮行星,如果真的存在的话,可能还有一颗距离太阳较远的行星)都与太阳系初期另一颗恒星的近距离接近有关。但是,恒星的飞掠真能够歪斜地撞击行星、彗星和小行星,重塑整个行星系统吗?加州大学伯克利分校和斯坦福大学天文学家认为他们现在发现了确凿的证据。一颗围绕年轻双星运行的行星,可能在200万至300万年前,也就是该行星由旋转的尘埃和气体圆盘形成后不久,被另一对过于靠近该系统的恒星所扰动。

博科园-科学科谱:如果得到证实,这就支持了这样的观点,即接近恒星的缺失有助于塑造行星系统,并可能决定它们是否拥有稳定轨道的行星。加州大学伯克利分校(UC Berkeley)天文学兼职教授保罗·卡拉斯(Paul Kalas)说:对系外行星研究产生的一个谜团是,我们看到的星系中,行星排列是不正确的,尽管它们出生在一个扁平的圆盘上。也许是一场宇宙海啸袭击了这些系统,重新排列了一切,但我们还没有证据。研究论文提供了罕见的观测证据,证明这些飞掠会轻微影响星系中的一个行星系统。

  • HD 106906双星上有一个神秘、不对称的彗星尘埃盘和一颗巨大的系外行星HD 106906 b。其他恒星的近距离飞越可能对地球的引力产生了扰动,研究人员发现,右上方的两颗明亮恒星大约在3年前经过HD 106906附近。图片:Paul Kalas, UC Berkeley

天文学家们已经在寻找太阳系过去的一次恒星飞越,但是自从46亿年前的那次可能发生以来,大部分的证据都变冷了。天文学家们研究的恒星系统非常年轻,只有大约1500万年的历史,编号为HD 106906,位于离地球300光年的十字星座方向。卡拉斯和罗伯特·德·罗萨(Robert De Rosa)在一篇论文中描述了他们的发现。这篇论文被《天文学》(the Astronomical Journal)期刊接受发表,现已在网上公开。

流亡星球

卡拉斯研究的是年轻、新形成的行星系统,试图了解太阳系早期发生了什么。2015年人们发现HD 106906在一个极不寻常的轨道上有一颗巨大的行星后,他首次将注意力集中在HD 106906上。这颗行星被命名为HD 106906 b,质量约为11木星,它围绕HD 106906(最近被发现是一颗双星)运行,运行轨道与环绕恒星的其他物质所在的圆盘平面倾斜了21度。它目前位置距离其恒星距离至少是地球到太阳距离的738倍,或者说距离其恒星的距离大约是冥王星到太阳距离的18倍。

卡拉斯利用智利安第斯山脉双子望远镜上的双子行星成像仪和哈勃太空望远镜对HD 106906进行了更仔细的观察,发现这颗恒星也有一个不对称的彗星带。这颗行星奇怪的轨道和尘埃盘本身不对称的事实表明,有什么东西扰乱了这个年轻的系统。卡拉斯和同事,包括德罗莎,提出这颗行星是由于与太阳系中另一颗尚未被发现的行星或一颗经过恒星相互作用而被逐出太阳系。卡拉斯和德罗莎现在相信,这两种情况都发生过:当这颗行星危险地接近这颗双星的中心时,它被踢进了一个偏心轨道。

2017年,法国格勒诺布尔天文台(Grenoble Observatory)的理论学家莱蒂夏·罗黛特(Laetitia Rodet)和同事提出了这一设想。这颗双星重复的引力作用本可以迅速将这颗行星抛入星际空间,但经过的恒星通过将其轨道推到离双星更安全的距离,拯救了这颗行星。盖亚太空天文台给了他们所需的数据来验证他们的假设。2012年,欧洲航天局(European Space Agency)发射了盖亚卫星,对银河系中13亿颗恒星的距离、位置和运动进行了精确的测量,比盖亚的前身希帕尔科斯(Hipparcos)大1万倍。卡拉斯和德罗莎收集了盖娅关于HD 106906星团中461颗恒星的信息,并计算了它们在时间上的倒转位置

也就是说,倒转了宇宙时钟——发现另一个双星系统可能在300万年前就已经接近,足以改变行星系统。在这里所做的实际上是找到了那些本可以给HD 106906 b带来额外引力的恒星,第二次引力的作用使它变得长寿,就像我们太阳系中一颗假想中的行星九一样。研究人员还发现,这颗双星的运行轨道与硬盘之间的距离约为5度,更有可能对HD 106906产生强烈而持久的影响。这种双踢可能对稳定行星、小行星和恒星周围的彗星很重要。研究HD 106906行星系统就像回到过去观看奥尔特彗星云在我们年轻的太阳周围形成一样。

太阳系巨行星通过引力将无数彗星踢向远方。许多行星被完全喷射出去,成为像乌穆阿瓜这样的星际物体,但也有一些行星受到了经过的恒星的影响。恒星的第二次撞击会使彗星轨道与其他行星的碰撞分离,从而使其免于被抛出。这一连串的事件将太阳系最原始的物质保存在远离太阳的深冻中达数十亿年之久。卡拉斯希望未来的观测,如更新的盖亚测量目录,将澄清HD 106906飞越的意义。研究从461颗最有可能的入手,发现了2颗的“犯罪”现场,“随着我们收集到更多证据,它们确切角色将会揭晓。

博科园-科学科普|研究/来自: 加州大学伯克利分校

参考期刊文献:《天文学》

DOI: 10.3847/1538-3881/ab0109

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